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135MW机组电动给水泵节电改造研究与实践 |
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| 135MW机组电动给水泵节电改造研究与实践 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 17:00:03  |
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江苏镇江发电有限公司，江苏镇江212114 摘要： 文章通过对135MW机组420t.h锅炉电动给水泵运行情况分析，提出对液力偶合器进行节电改造的措施，在实践中取得了明显节电效果，并提高了设备运行可靠性。 关键词： 给水泵;液力偶合器;改造;节能
1 设备概况
镇江电厂一期工程2×135MW机组、机炉设备分别采用上海汽轮机有限公司制造的N135-13.2/535/535型汽轮机、上海锅炉厂制造的SG-420/13.7-M751型超高压锅炉。每台机组配2台全容量电动给水泵，一用一备。给水泵选用的是沈阳水泵厂生产的40CHTA.6SP双壳体多级卧式离心泵，配有YNKN300/200-20型前置泵和YOCQ422.I型液力偶合器。给水泵的主要技术参数:转速5550r/min、流量492.48t/h、压力16.94MPa;液力偶合器技术参数:电机转速1490r/min，输出转速5700r/min，传递功率3400kW，额定滑差≤3.0%。
YOCQ422/I型液力偶合器主要由增速齿轮和偶合器构成。偶合器主要由泵轮、涡轮和涡轮套组成，泵轮通过增速齿轮与主电机相联，涡轮通过轴与给水泵相联。其工作原理是:电机通过齿型联轴器驱动大齿轮，带动小齿轮和泵轮旋转，当泵轮和涡轮中充有液体时，由于泵轮叶片的作用，使工作液体随着旋转，并由泵轮内侧流向外缘，形成高速高压油流，冲向涡轮流道中，液体由涡轮外缘流向内侧，液体能量减少，当减少能量的工作液体回到泵轮时，又重新增加能量，如此循环往复，工作液体在泵轮和涡轮之间传递能量。泵轮和涡轮之间有一个滑差，如果改变泵轮和涡轮中工作液体的充油程度，就可以平稳地改变涡轮的转速，只要适当调节能够控制工作腔中油量多少的勺管位置，就可以达到调速目的。
2 改造背景
锅炉电动给水泵是火电厂辅机中耗电量最大的设备，因此备受电厂关注。镇江电厂1号、2号机组分别自2000年3月、8月份投产以来，给水泵运行总体情况尚好，但存在几点不足:①给水泵电耗偏高。表1为2000年、2001年给水泵年耗电率统计表。
表1 2000年、2001年给水泵年耗电率统计表 %
年 份 项 目 1号机给水泵 2号机给水泵 平 均 2000年 年平均 2.446 2.473 2.455 月最高 2.609 2.596 2.600 月最低 2.351 2.367 2.359 2001年 年平均 2.356 2.367 2.362 月最高 2.439 2.507 2.476 月最低 2.270 2.270 2.270
由表1可以看出:2000年2台机组给水泵年耗电率为2.455%，虽然自2001年9月份起采取了机组变压运行措施，使得给泵耗电率有所下降，但2001年全年耗电率仍然达到了2.362%，与同行先进指标有差距。②由于机组负荷通常只在70%～75%之间运行，此时给水泵勺管开度在43%～55%之间，偏离设计工况较多，工作油温较高，一般在72～84℃之间，夏季时工作油温不易降下来，对机组安全运行构成威胁。
3 技改方案研究
为了解决上述问题，历经一年时间的研究与实践探索，找到了一种有效办法，取得显著的节电效果，同时解决了工作油温高的问题。
首先对给水泵运行参数开展进一步分析，总结出给水泵及液偶的现场实际运行特性。现以1号机组甲给水泵2001年夏季和冬季期间在典型稳定运行工况下运行参数为例，见表2，分析其运行特性。
由表2看出，夏季时机组在满负荷工况下，液偶勺管开度只开到60.7%即可满足机组高负荷需要;当机组在75%负荷运行时，液偶勺管开度只需53.9%，此时工作冷油器进油温度达81℃。冬季时，机组在高负荷工况下，液偶勺管开度只开到63.5%即可满足机组负荷需要;当机组在75%负荷运行时，液偶勺管开度只需51.4%，此时工作冷油器进油温度到72℃。2号机组给水泵运行情况也如此。由此反映出给水泵实际运行特性是:在一定范围内，当给水泵液偶勺管开度减小时，液偶工作油温上升，且当液偶开度在43%～53%之间时，工作油温处于高位，反映了液偶滑差增大时，液偶损耗在增加，液偶效率下降;同时无论夏季还是冬季，在机组最大出力下给水泵液偶勺管开度都不超过64%，给水泵转速小于5300r/min，没有达到给水泵的额定出力工况，说明给水泵出力富裕量较大，给水泵长期没有进入高效区运行。
表2 2001年1号机组甲给水泵在冬、夏季典型工况下运行参数
日 期 典型工况 机组负荷/MW 转速/r·min-1 勺管开度/% 工作油温/℃ 2001-08 满负荷 138.7 5242 60.7 74 2001-08 75%负荷 102.8 4766 53.9 81 2001-12 高负荷 142.0 5289 63.5 67 2001-12 75%负荷 100.2 4456 51.4 72
为了解决给水泵长时间远离高效区运行的问题，组织了专题研究，决定实施技术改造，并拟定的2种改进方案分别进行了可行性认证。
（1）以解决给水泵出力富裕量过大为技术重点的方案。具体是:改小叶轮尺寸降低出力，使得给水泵运行进入高效区。根据兄弟电厂同类型给水泵改造经验，采用车削给水泵叶轮的方法，减小叶轮有效直径，达到改变给水泵工作点的目的，从而使得给水泵在相同负荷条件下，工作转速提高，偶合器工作滑差减小，以提高泵组效率，达到节能的目的。这种方案投资费用较小，但精确计算比较困难，需要考虑因素较多，改造周期长，较难一次见效，存在一定的风险。
（2）解决液力偶合器勺管运行开度过小为技术重点的方案。通过改变液力偶合器齿轮变比，试图增大勺管在机组经常负荷区运行时的开度，达到减小液力偶合器滑差、降低液力偶合器工作油温、提高液力偶合器效率的目的。具体地说，本方案采用减小偶合器增速齿轮传动比的方法，同样能够使得勺 管开度增大、液力偶合器滑差减小，进而提高液力偶合器实际运行效率，降低液力偶合器工作油温。该方案的缺点是初期投资较大，液力偶合器主传动齿轮需更新，但便于精确计算和制造。本方案可行性高且稳妥，经与制造厂商定后，决定采用该方案。
4 改造情况
第一次改造决定把偶合器最高输出转速降至5400r/min，比原设计输出转速降低326r/min，计算给水泵出力将为468t/h，能够满足机组夏季最大负荷需要，并留有足够的裕度。最高转速确定后，对偶合器增速齿轮变比进行调整，齿数比由原154∶39减小为153∶41，同时对圆柱斜齿轮β角进行调整，从而使两齿轮中心距在调整前后保持不变，保证在原安装位置顺利安装。本次改造由沈阳水泵厂负责制造主传动齿轮一套。
2002年9月30日，首先选择对1号机甲号给水泵液力偶合器进行改造。主要工作内容是更换液力偶合器的输入轴、主动齿轮、从动齿轮、输出轴、泵轮、涡轮、推力盘等部件，投入费用29万元、1号机组甲给水泵液力偶合器改造工作于2002年10月4日结束，立即投入运行，情况正常。在140MW负荷下给水泵液力偶合器勺管开度增大到了70%，在100MW负荷下给水泵液力偶合器勺管开度增大到了59%，液力偶合器工作油温有明显下降，比改造前平均下降6℃，运行可靠性得到了提高。同时，给水泵运行电流可比显著下降，在满负荷工况下，改造后的1号机甲号给水泵运行电流比2号机甲号给水泵下降18A，在低负荷工况下，运行电流下降10A左右。表3列出了2002年10月12～17日，1、2号机组甲给水泵在相同运行工况下耗电量、耗电率的对比表（2号机组甲给水泵此时没有改造）。从表2可以看出，改造后给水泵耗电率下降了0.12个百分点，对2002年11月、12月2个月的统计结果表明:改造后给水泵耗电率平均下降了0.10个百分点，液力偶合器运行效率平均提高了4.2%，节电效果非常理想。
表3 2002年1、2号机组甲给水泵耗电量、耗电率对比
日期 1号机 2号机 机组发电量/kWh 泵耗电量/kWh 泵耗电率/% 机组发电量/kWh 泵耗电量/kWh 泵耗电率/% 2002-10-12 2650000 59520 2.246 2630000 61920 2.354 2002-10-13 2710000 60000 2.214 2710000 63840 2.356 2002-10-14 2740000 60480 2.207 2730000 63840 2.338 2002-10-15 2870000 63360 2.208 2860000 66720 2.333 2002-10-16 2850000 63360 2.223 2860000 66720 2.333 2002-10-17 2560000 57600 2.250 2560000 60960 2.381 合 计 16380000 364320 2.224 16370000 384000 2.346
2003年2月19、27日，又分别对1号机组乙给水泵、2号机组甲给水泵的液力偶合器进行了改造。在前次改造的基础上，这次决定再降液力偶合器的输出转速，以期取得更好的节能效果，将输出转速确定为5283r/min，增速齿轮的齿数比由原来的154∶39改变为153∶42，仍然由沈阳水泵厂制造主传动齿轮。2台给水泵液力偶合器改造费用为40万元，投入人工152工日，改造后均立即投入正常运行。此次改造效果是给水泵耗电率下降了约11个百分点。
5 结论
镇江电厂2台135MW机组420t/h锅炉电动给水泵，通过对液力偶合器节电技术改造，使给水泵电耗平均下降了0.10个百分点，液力偶合器实际运行效率平均提高了4.2%。如果按照2台机组年发电量17亿kWh计算，给水泵年节约厂用电量达170万kWh，产生经济效益每年折合人民币约51万元;同时通过改造，还降低了给水泵液力偶合器工作油温，提高了给水泵运行可靠性。改造效益显著，达到了预期目的。
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